带式输送机常见驱动方式的对比分析

赵 奇

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）

带式输送机常见驱动方式的对比分析

赵 奇

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）

以带式输送机常见驱动方式为研究对象，详细介绍了异步电动机带限矩型液力偶合器驱动方式、异步电动机带调速型液力偶合器驱动方式、异步电动机带CST装置驱动方式以及变频驱动方式等带式输送机常见驱动方式的工作原理，并重点分析了各自的优缺点，同时对带式输送机驱动方式未来发展方向进行了概述，为带式输送机驱动方式设计选型提供了借鉴和参考。

带式输送机；驱动方式；优缺点；对比分析

0 引 言

带式输送机的设计与应用起源于国外，经过多年的发展革新，目前国外的带式输送机的各项技术发展迅速、趋于成熟，无论是带式输送机的运输功能还是控制技术都远超于我国现状，具体体现在以下方面：首先，国外设计的带式输送机功能越来越强大，越来越丰富，如爬坡角度越来越大、实现了带式输送机转弯功能、管状环保带式输送机设计等等，可以依据实际使用要求，设计满足需要的各类型带式输送机，应用的领域也越来越广泛；其次，国外设计的带式输送机在技术装备取得了诸多突破，如驱动装置正发生革命性变化，无齿传动技术的出现、同步电动机驱动技术的应用等等，以及带式输送机配套保护装置和附加装置的丰富与完善，这使得带式输送机的运行性能和可靠性得到了很大的提高。

1 异步电动机带限矩型液力偶合器驱动方式

异步电动机带限矩型液力偶合器驱动方式是目前带式输送机使用最为常见的一种驱动装置方式。限矩型液力偶合器是利用液力传动油进行能量传递的一种液力传动装置，以液力传动油作为工作介质，通过泵轮和涡轮将机械能和液体的动能相互转化，从而连接原动机与工作机械实现动力的传递。

限矩型液力偶合器是一种柔性的传动装置，与普通的机械传动装置相比，具有很多独特之处：能够消除机械冲击和振动；输出转速低于输入转速，两轴的转速差，随载荷的增大而增加；液力偶合器的传动效率等于输出轴转速与输入轴转速之比。一般液力偶合器正常工况的转速比在0.95以上时，可获得较高的效率。它一般靠壳体自然散热，不需要外部冷却的供油系统。

此驱动方式优点是结构简单、易于实现、性价比高、日常维护工作量小、对维修人员技能水平要求较低、初期投资和日后维修费用低；多台电机并行使用时，常采用逐台延时启动策略，以减小带式输送机驱动电动机全压起动时对电网的冲击；限矩型液力偶合器最大额定转矩保护功能具有一定的电动机过载保护。缺点是目前只适用于总机长小于1 500 m以下、小坡度的带式输送机设计选型；与其他软起动技术相比，限矩型液力偶合器软起动性能较差，传动效率也偏低。

2 异步电动机带调速型液力偶合器驱动方式

异步电动机带调速型液力偶合器驱动是大型带式输送机常用的一种驱动方式之一，这种驱动方式是既限矩型液力偶合器发展起来的一种新的传动方式。调速液力偶合器是以液体为介质传递动力、可实现无级调速软起动功能的液力传动装置。调速液力偶合器是通过改变偶合器工作腔中液体传动油的充满度，在保证输入轴转速不变的情况下，无级地改变输出轴的转速。即工作腔中液体传动油充满度与输出轴转速成正比例关系，工作腔中液体传动油充满度最大，输出轴转速最高，工作腔中工作油充满度最小，输出轴转速最低。

调速型液力偶合器驱动的优点：能使电机空载启动，满速后再进行带载，实现带式输送机的软起动功能，降低对机械设备的冲击和损坏，降低电动机启动电流，对电网冲击小；多台电动机驱动时，能实现多台电动机功率平衡控制，实现输出功率均衡控制；当输送机发生过载时，调速型液力偶合器因非直接机械连接传动，能自动产生输入与输出滑差，从而实现卸载负荷，保护电动机和传动部件不受损坏；在故障状态下，可以在手动控制下，实现强制运行；可实现慢速验带，为设备点检与检修提供便利条件；对维护人员的电气水平要求相对较低。

同时，调速型液力偶合器也存在一些问题：初期投资较大，依然需要配置相应减速机，而且还额外需要较大安装空间；不可以长时间带载低速运行，容易导致调速型液力偶合器本体发热过大，烧损部件；调速型液力偶合器带式输送机电动机启动过程中，对外无有效功率输出，机械效率为零，存在一定电能浪费缺陷；调速型液力偶合器由于附加油液冷却装置，整个装置体积较大，因需要大量液体传动油作为传动介质，导致日常维护费用较高，设备故障率也随装置部件增多而增高；调速型液力偶合器动态响应速度慢，功率平衡精度低。

3 异步电动机带CST驱动方式

可控起动传输（CST）是由美国道奇公司研制开发的一种带有电液反馈控制的齿轮减速器，用于大惯性负载平滑起动的多级减速齿轮装置，主要结构包括可编程控制装置、减速齿轮箱、液力传动油供给系统和油冷却系统组成。通过控制湿式摩擦片离合装置将电机的动能通过齿轮减速箱减速作用于被拖动设备，因该设备满足电气防爆要求，一般多用于矿山井下防爆区域生产设备驱动。

可控起动传输（CST）通过比例阀及控制系统实现软起动与功率平衡，是集减速离合、调速于一体的传动装置，它是基于机械原理的调速系统，主要由二级或三级齿轮减速机、湿式线性离合器、液压控制器及冷却系统组成，主电动机可空载起动到全速，速度负反馈伺服控制系统驱动液压控制器调节离合器的液体压力，通过油膜剪切力驱动负载，使输出力矩与液体压力成正比，从而按设定的速度曲线驱动带式输送机。该驱动系统具有较好的线性度，因此输出速度及加速度基本不受负载波动的影响。

CST装置的优点：与调速型液力耦合器相比，省去减速机，结构上有所简化；电动机起动时，能够平稳起动，实现空载启动，适用于对于力矩与加速度要求不高场合；并且通过峰值力矩作为起动力矩，大大减少电动机起动时间；实现了设备的可控起动与停车，对于设备起动加速度能够在较广范围间进行调整与控制，在该条件下，设备处于较平稳的起动环境，增加了设备各部件的使用寿命；能够提供多驱动装置同步起动，精确控制电机功率平衡与运行速度；

CST装置的不足之处：虽然省去了减速机，但是增加液压系统、散热系统，占地面积较大；夏季CST装置运行过程中温升较高，各部件均需要强制冷却装置，冬季为保证启动过程中，液压传动油的顺利流动，管路上需要增加加热保温装置；其液压与控制系统结构复杂，并且设备用油质量要求非常高，对设备维护人员技术水平提出较高要求，日常维护量加大，维护成本较高；调速范围能够满足空载条件下，稳定转速在10%～100%任意调节，但只满足空载情况，重载条件因发热量巨大而不宜长时间运行；传动效率不高；在启动与停车过程中有较大的滑差。

4 变频调速驱动方式

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。

变频调速驱动方式主要是由变频器和电动机组成。变频器一般包含4部分：整流部分、滤波部分、逆变部分和控制部分。其中整流部分与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压，整流部分一般分为可控和不可控的种基本类型。滤波部分是将整流产生脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。逆变部分利用半导体器件的导通和关断，将固定的直流电压变换成可变的交流电压，从而输出理想的电压的频率。控制部分只变频器的中枢神经，控制着整个变频器各项工作，将控制信号传送给整流部分、滤波部分和逆变部分，同时它也接收来自这部分的信号。

该驱动方式的优点：具有较好节能效果、简化机械驱动装置结构；变频调速技术趋于成熟，高低压变频技术已能够满足实际生产需要，并且能够进行多机并行功率均衡驱动；运行可靠性能高，能够进行工频旁路运行，在过电流、电压波动与过载发生的情况下能够实现自我保护控制；可控性能强，满足可控起动与停车，在低速段能够长期稳定运行；可以实现无极调速功能，具有良好节能效果和潜力；低速运行稳定，启动电流小，功率因数高，并且多机驱动功率平衡好，速度同步好，精度高；调速运行稳定，启动过程中对机械设备冲击将至最低。

该驱动方式的缺点：初期投资较大，后期维护费用高；对维修技能要求较高，需要配置高技能维护团队；目前，变频器散热问题和防爆问题，依然是制约变频器推广应用的一个条件，尤其是对于井下带式输送机设计选型受到严重的制约。对于运行环境较为严格，粉尘环境、潮湿环境、高低温条件均对变频器使用寿命产生影响。

5 带式输送机驱动方式未来发展方向

随着科学技术的发展，带式输送机的驱动技术也随之不断更新完善。一方面，在大运量、长距离、大倾角输送需求的驱动下，多级驱动技术、中级驱动技术、多级驱动功率平衡技术等已成为了带式输送机发展的新方向之一，避免多电机驱动全压重载启动的时候对电网产生巨大冲击作用，并使带式输送机获得更好的启动性能。另一方面，随着传动技术的革新，进一步简化带式驱动装置也将是一个新的发展方向，例如柔性永磁传动技术将替代液力传动装置，不仅实现软启动目的，同时简化驱动装置，节约后期维护费用；同步电动机驱动技术、无齿传动技术等作为新兴技术，向传统带式输送机驱动技术发起冲击，目前该技术在国内带式输送机设计与应用还是起步阶段，但同步电动机驱动技术、无齿传动技术将大大简化带式输送机驱动装置，并且通过减少驱动装置，不仅可以大幅度减少初期投资，同时将获得更高的功率传动效率。此外，随着社会对环境保护意识的加强，环保型带式输送机也将成为未来发展的一个亮点，比如管状带式输送机，不仅实现物料运输过程中的节能环保，同时还有利于带式输送机转弯功能的实现。

6 结论

综上所述，异步电动机带限矩型液力偶合器驱动方式、异步电动机带调速型液力偶合器驱动方式、异步电动机带CST装置驱动方式以及变频驱动方式等带式输送机常见驱动方式各自优缺点进行阐述，同时对带式输送机驱动方式未来发展方向进行了概述。无论是企业还是带式输送机设计者，应从实际情况出发，设计适合于既满足自身生产实际需要，又满足初期投资要求的科学合理的带式输送机驱动方式。

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Comparison analysis of common driving mode of belt conveyor

ZHAO Qi

(Shenhua Beidian Shengli Energy Co.,Ltd.,Xilinhaote 026000,China)

Based on common belt conveyor driving mode as the research object,the article introduces type asynchronous motor with limited moment hydrodynamic coupling driving mode,the asynchronous motor with speed control type hydraulic coupler driving mode,the asynchronous motor drive mode and variable frequency driving way with CST device working principle of common belt conveyor driving mode,and analyzes the advantages and disadvantages,and summarizes the future development direction of belt conveyor driving way,which provides reference for belt conveyor driving way to design selection.

belt conveyor;driving way;advantage and disadvantage;comparison and analysis

TD528+.1

B

1671－9816（2017）11－0047－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.11.013

赵奇.带式输送机常见驱动方式的对比分析［J］.露天采矿技术，2017，32（11）：47-49.

2017-05-22

赵 奇（1985—），辽宁阜新人，硕士，毕业于辽宁工程技术大学，现任神华北电胜利能源有限公司技术主管，从事选煤厂设备维护保养管理工作。

【责任编辑：张 夙】